EL FIN DE LA TIERRA: RAYOS CÓSMICOS Y ESTALLIDOS GAMMA.

Nuestro planeta se halla sometido a un bombardeo constante procedente del universo que nos envuelve. Y no hablamos de meteoritos sino de un tipo de radiación que no llega desde el Sol sino de mucho más lejos: los rayos cósmicos.

Estos, que no son en realidad rayos, sino partículas subatómicas que son generadas en procesos físicos de gran energía, viajan a velocidades próximas a la de la luz, y cuando llegan a la Tierra interactúan con los átomos de la atmósfera, y con los de los seres vivos, con diversas consecuencias. Por ejemplo, las moléculas de gas nitrógeno y oxígeno atmosférico pueden ser ionizadas por los rayos cósmicos, lo que puede a su vez desencadenar una serie de reacciones químicas que provoquen la aparición de nuevas sustancias y la desaparición de otras (como el ozono).

El origen de los rayos cósmicos sigue siendo incierto, pero los astrofísicos conocen diversos fenómenos que pueden ser creadores netos de tales partículas. Es el caso del choque de dos estrellas masivas. Los astrónomos piensan que una colisión entre dos estrellas de neutrones (el núcleo desnudo de un cadáver estelar que explotó como supernova) sería efectivamente un buen candidato para originar este fenómeno. Cada una de ellas tiene varias veces la masa de nuestro Sol, pero comprimida en un espacio de apenas 15 kilómetros de diámetro. Algunas estrellas de neutrones forman parte de sistemas binarios en los cuales las componentes giran la una alrededor de la otra, cada vez más cerca, hasta que acaban chocando. Cuando ello ocurre, se forma un disco brillante durante un breve período de tiempo y se originan y expulsan potentes chorros de partículas de alta energía (los rayos cósmicos).

Este fenómeno debe estar ocurriendo de forma habitual en alguna parte de la galaxia y en otros lugares del universo, pero no es tan fácil que el chorro de partículas apunte directamente hacia nosotros, o que el suceso ocurra lo bastante cerca como para que cuando llegue aquí lo haga con la suficiente concentración. La situación habitual es que lleguen rayos cósmicos con un ritmo moderado y sin capacidad de hacernos daño.

Sin embargo, si la Tierra se encontrase exactamente en el camino de este chorro y a menos de 3.000 años-luz de distancia, podría experimentar un intenso bombardeo de más de un mes de duración. Las partículas inundarían entonces el planeta, penetrando hasta varios kilómetros bajo tierra y a través de los océanos, destruyendo el sistema nervioso de los seres vivos y causando su muerte en pocos días. Se formarían también productos químicos que romperían la capa del ozono, abriendo la puerta a la invasión de los rayos ultravioleta procedentes de nuestro propio Sol, que esterilizarían la superficie. Muchas plantas morirían entonces y la cadena alimenticia quedaría interrumpida, afectando a otros organismos.

En un estudio detallado, los astrónomos han identificado al menos cinco parejas de estrellas de neutrones en nuestra galaxia, dos de ellas a menos de 3.000 años luz. Según los cálculos, pasarán varios cientos de millones de años antes de que alguna de las parejas colisione, pero en realidad, puede haber cientos de grupos que aún no han sido descubiertos.

Las mismas estadísticas sugieren que el suceso ha ocurrido en el pasado, con una periodicidad incierta, y a pesar de todo aquí estamos, pero no sabemos muy bien cuáles fueron las consecuencias para las criaturas vivas que entonces dominaban sobre la Tierra. Tengamos en cuenta que durante la mayor parte de la historia de nuestro planeta solo ha habido microorganismos viviendo en él. Pero dado que los expertos creen que la multicelularidad ha surgido de forma independiente en la Tierra en al menos 25 ocasiones, no sería de extrañar que algunas de ellas hubieran estado relacionadas con un desastre de tal gravedad, que puso el reloj a cero. De lo contrario, es posible que los organismos multicelulares y los animales y plantas hubieran surgido mucho antes.

Además del peligro eminentemente biológico que suponen los rayos cósmicos en un marco de llegada excepcional debido a un acontecimiento muy energético, esta radiación tiene particulares efectos en la electrónica fabricada por el Hombre. La energía que transportan puede causar errores en los circuitos electrónicos y en las memorias. Los ordenadores que tenemos en casa sufren a veces errores, y muchos de ellos pueden atribuirse a un rayo cósmico interfiriendo aleatoriamente en su memoria.

Dado que muchos vehículos utilizan equipos electrónicos para gobernarse, desde satélites hasta aviones, son especialmente susceptibles a un evento de esta clase. Se ha hablado de un fallo en el sistema de control de vuelo de un avión Airbus en 2008 que produjo cambios drásticos de altitud, hiriendo a pasajeros, el cual habría sido producido por rayos cósmicos.

Lo que es evidente es que esta radiación es más notable a medida que ganamos altitud. Los rayos cósmicos se añaden a la radiación promedio que las personas recibimos durante nuestra vida, pero si viajamos mucho en avión, o escalamos montañas muy altas, recibiremos una dosis superior, con las implicaciones de salud que ello supone. Obviamente, los astronautas en sus naves espaciales están expuestos al fenómeno de una forma más intensa, por lo que su carrera está limitada por el tiempo que han permanecido en el espacio, de forma continuada o a lo largo de varios vuelos.

En un escenario extremo de tormenta de rayos cósmicos, la vida tanto de los astronautas como de las personas a gran altitud correría un inmenso peligro. Ni que decir tiene que si el chorro de rayos cósmicos tuviera una procedencia cercana, la vida en la Tierra desaparecería.

Esta particular radiación tiene otro tipo de influencia, en parte ya sugerida. Debido a que puede provocar reacciones químicas en las moléculas de aire de la atmósfera, tiene la capacidad de influir en el clima. En particular, se han hecho estudios sobre el papel de los rayos cósmicos en la creación de las nubes y del aparato eléctrico. Dado que la capa nubosa no solo tiene una influencia meteorológica, sino que también es capaz de reflejar más o menos energía procedente del Sol, de igual manera podría alterarse el clima de forma drástica, interviniendo en el proceso del calentamiento global, con las consecuencias que un clima extremo puede tener para la Humanidad.

Además del choque de estrellas de neutrones, los astrofísicos creen que otros mecanismos podrían crear rayos cósmicos en forma de partículas de alta energía. Por ejemplo, los agujeros negros actuando como núcleo de algunas galaxias, los cuales devoran la materia que cae en ellos formando una espiral de rápida rotación y que también crean chorros de partículas direccionales. El resultado es la emisión de protones y neutrones. A la Tierra llegan básicamente protones y partículas alfa de alta energía, pero también hay electrones y partículas pesadas ionizadas. Cuando chocan contra los átomos atmosféricos, se produce una cascada de partículas secundaria compuesta por otros tipos de partículas llamadas muones y fotones, así como neutrones.

En menor medida, los teóricos creen que los rayos cósmicos podrían transportar antipartículas, es decir, componentes de la llamada antimateria, cuyo choque contra la materia produce su aniquilación y una enorme cantidad de energía. Se desconoce si existe algo parecido a una tormenta de rayos cósmicos compuesta eminentemente de antipartículas. Si fuera así, su interacción con la materia de la Tierra implicaría su inmediata destrucción.

 

EL PELIGRO DE LOS ESTALLIDOS GAMMA.

Dejando atrás los rayos cósmicos, hay otro fenómeno similar que podría tener una gran influencia en la aparición y la extinción de la vida en la Tierra. Nos referimos a los estallidos de rayos gamma. Estos estallidos han sido detectados a menudo en el cielo y parecen producirse en posiciones aleatorias. Su origen podría ser también el choque de dos estrellas de neutrones (residuos de supernovas) o de agujeros negros (el núcleo de una estrella colapsada).

En este caso, la emisión consiste en radiación gamma, la cual es sumamente peligrosa, pues es capaz de esterilizar zonas completas de la Galaxia. Se estima que en el pasado los estallidos gamma eran mucho más frecuentes que ahora. En la actualidad se limitan a una vez por galaxia cada pocos millones de años. Seguimos recibiendo señales de estallidos de forma habitual porque hay un número enorme de galaxias en el universo, pero la mayoría está demasiado lejos para constituir un peligro para nosotros. En otra época, los estallidos habrían impedido el surgimiento de la vida (incluida la nuestra), de manera que no es raro que esta no haya alcanzado un punto de maduración suficiente hasta hace relativamente poco.

Un estallido acaecido en el centro de la Vía Láctea podría bañarla completamente y afectar a todos sus rincones con su radiación durante unos segundos. Suficiente tiempo como para matar a todo ser vivo situado en un hemisferio de un planeta como la Tierra. Duraciones más prolongadas podrían afectar a todo el globo, aunque en el caso de la Tierra, bastaría con que destruyera la capa del ozono, permitiendo la llegada de los igualmente letales rayos ultravioleta procedentes del Sol.

Los estallidos de rayos gamma se llaman habitualmente GRBs, por sus siglas en inglés (Gamma Ray Bursts). Su estudio es reciente y han sorprendido desde el principio pues son las manifestaciones más energéticas de las que se tenga noticia. Se cree que, dependiendo de su duración, que puede ir desde unos simples milisegundos hasta varios minutos, tienen un origen u otro, pero en general se ocasionarían en el proceso de colapso de estrellas masivas, durante la formación de supernovas o de agujeros negros. Los estallidos más cortos, sin embargo, podrían proceder del citado choque entre dos estrellas de neutrones.

Los GRBs detectados hasta la fecha se encuentran fuera de nuestra galaxia (por suerte), y siempre se han localizado muy lejos. Eso quiere decir dos cosas: que ocurrieron hace mucho tiempo (el fenómeno quizá era más frecuente en el pasado), y que son muy energéticos (son visibles a pesar de su lejanía, a miles de millones de años-luz de distancia).

Su peligrosidad está fuera de toda duda, ya que toda esa energía que despliegan es equivalente a la que produce (despacio) nuestro Sol en toda su vida como estrella. No es de extrañar pues que un estallido gamma lo bastante cercano tendría el potencial de causar un evento de extinción masiva en la Tierra, si la alcanzase de lleno con su chorro de rayos gamma. De hecho, eso podría haber ocurrido ya, y es una de las explicaciones que se barajan para justificar las que se han producido a lo largo de la historia de nuestro planeta.

El 27 de abril de 2013 se detectó el GRB más potente hasta esa fecha. Fue bautizado como GRB 130427A y mostró una energía de 94.000 millones de electronvoltios. Se ha calculado que se encuentra a unos 3.600 millones de años luz de distancia, lo que lo coloca como uno de los 5 más próximos detectados hasta ahora.

Sin embargo este tipo de récords pueden durar poco ya que se detectan nuevos GRB de forma casi diaria. La mayoría está demasiado lejos para preocuparnos. Uno de los más cercanos que se ha localizado se encuentra a 1.300 millones de años luz de la Tierra, y se llama GRB 031203. Estalló el 3 de diciembre de 2003, y duró 20 segundos.

En una galaxia como la nuestra debe ocurrir uno cada 100.000 a 1.000.000 de años, quizá más. Sin embargo, casi todos apuntarán su chorro de rayos gamma en una dirección totalmente diferente a la de la posición en ese momento de la Tierra, impidiendo que nos afecten. La tormenta perfecta aparecerá el día (quizá una vez cada 5 millones de años) en que estalle un GRB lo bastante cerca y su cañón gamma nos tenga en el punto de mira. Ese día, ni la bacteria más resistente a la radiación, la Deinococcus radiodurans, que soporta intensidades 2.000 veces superiores a las de los humanos, podrá sobrevivir al letal baño si se halla expuesta directamente al fenómeno y este es lo bastante fuerte.

La periodicidad estimada sugiere que son ya muchas las ocasiones en que la Tierra ha soportado emisiones gamma desde GRBs lo bastante cercanos. Pero el registro paleontológico indica que solo en muy pocas ocasiones este suceso habrá supuesto una extinción masiva. El principal candidato es la extinción de hace 450 millones de años, que afectó a una buena parte de la población viva, pero no tanto a los organismos que vivían en las mayores profundidades marinas.

Más allá de esperar a que se produzca uno de estos acontecimientos en nuestro propio patio trasero, los astrónomos buscan objetos candidatos a protagonizar un GRB en nuestra galaxia en un plazo relativamente corto. Hay un tipo de estrellas, las Wolf–Rayet, que podrían emitir rayos gamma al convertirse en supernovas, pero no se espera que sean demasiado peligrosas para la vida en primera instancia. Otra cuestión será sus efectos sobre la capa del ozono, que podrían destruir en una proporción significativa. La vida bajo estas zonas sin protección sería muy difícil, ya que la radiación ultravioleta solar produciría graves quemaduras y otros daños.

Otro posible efecto sería la transformación química de las moléculas de nitrógeno y oxígeno en la atmósfera, que podrían dar lugar a gases como el dióxido de nitrógeno, una sustancia capaz de impedir la entrada de la luz solar y desencadenar el clásico invierno nuclear que impediría la fotosíntesis de las plantas y por tanto la paralización de los ecosistemas y la condena de sus ocupantes.

 

 

Origen: El fin de la Tierra: rayos cósmicos y estallidos gamma | Noticias de la Ciencia y la Tecnología (Amazings® / NCYT®)

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